新文推送——空中智能反射面MIMO多径信道的建模与分析

文章概况

以团队成员马张枫（Zhangfeng Ma），何睿斯（Ruisi He），米航（Hang Mi）和杨汨（Mi Yang）为主要作者的成果近日于IEEE Journal on Selected Areas in Communications（Early Access）上发表。

文章题目为："Modeling and Analysis of MIMO Multipath Channels with Aerial Intelligent Reflecting Surface（空中智能反射面MIMO多径信道的建模与分析）"

 DOI: 10.1109/JSAC.2022.3196112

（图1 空中辅助通信系统的系统模型。）

近年来，智能反射面（IRS）因其具有控制无线电传播环境的能力而成为研究的热点。与传统的地面 IRS 相比，利用无人机（UAV）/高空平台（HAP）的空中IRS（AIRS）可以提供更好的部署灵活性。

为此，该文首次为AIRS辅助的多输入多输出（MIMO）窄带信道开发了一个三维（3D）单圆柱模型。为了使用 AIRS 改变无线信道并创造有利的传播环境，我们提出了一种设计IRS元件相移的新方法。基于该模型，推导并深入研究了信道脉冲响应（CIR）、时空相关函数和信道容量。

一个关键的观察结果是，通过调整 IRS 的相移可以有效地减轻无线电传播环境中的多径和多普勒效应。更具体地说，对于没有任何散射体的特殊传播环境，IRS 可以完全消除多径衰落的影响。而对于具有多散射体的一般传播环境，少量的 IRS 元素也可以显著减少多普勒扩散和信道的深度衰落。通过对信道相关性的数值研究，发现当 IRS 的相移与时间呈线性关系时，时域不引入信道非平稳性。此外，该方法还可以提高信道容量。

最后，考虑具有非理想IRS的模型，发现与使用理想 IRS 相比，使用非理想  IRS 导致性能较差。这些结论将为开发未来第六代（6G）无线网络的智能可控传播环境提供基础支持。

     

     

   （图2 AIRS辅助MIMO信道的单柱面散射模型的 LoS 和 NLoS 路径。）

       

 

        

 （图3 使用不同的相移设计方法生成的 CIR 幅度和归一化扩展函数（dB 域），其中 M = 9，N = 4。(a)-(b)：方法 1。(c)-(d)：方法 2. (e)-(f)：方法 3。(g)-(h)：方法 4。）

（文章引用）

@ARTICLE{9852185,
  author={Ma, Zhangfeng and Ai, Bo and He, Ruisi and Mi, Hang and Yang, Mi and Wang, Ning and Zhong, Zhangdui and Fan, Wei},
  journal={IEEE Journal on Selected Areas in Communications}, 
  title={Modeling and Analysis of MIMO Multipath Channels with Aerial Intelligent Reflecting Surface}, 
  year={2022},
  volume={},
  number={},
  pages={1-1},
  doi={10.1109/JSAC.2022.3196112}}

或

Z. Ma et al., "Modeling and Analysis of MIMO Multipath Channels with Aerial Intelligent Reflecting Surface," in IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2022, doi: 10.1109/JSAC.2022.3196112.